TW202446201A - Semiconductor device and method of manufacturing the same and level shifter circuit - Google Patents
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Abstract
Description
位準移位器電路(level shifter circuit)是被配置成將電子訊號自第一電壓位準移位至第二電壓位準的電子電路。諸多電子裝置可包括一或多個位準移位器電路,例如靜態隨機存取記憶體(static random-access memory,SRAM)裝置、顯示裝置的面板驅動器中的驅動器積體電路、及/或輸入/輸出(input/output,I/O)積體電路以及其他電路。A level shifter circuit is an electronic circuit configured to shift an electronic signal from a first voltage level to a second voltage level. Many electronic devices may include one or more level shifter circuits, such as static random-access memory (SRAM) devices, driver integrated circuits in a panel driver of a display device, and/or input/output (I/O) integrated circuits, among other circuits.
以下揭露內容提供用於實施所提供標的物的不同特徵的諸多不同實施例或實例。以下闡述組件及佈置方式的具體實例以簡化本揭露。當然,該些僅為實例且不旨在進行限制。舉例而言,以下說明中將第一特徵形成於第二特徵之上或第二特徵上可包括其中第一與第二特徵被形成為直接接觸的實施例,且亦可包括其中第一與第二特徵之間可形成有附加特徵進而使得第一與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外,本揭露可能在各種實例中重複使用參考編號及/或字母。此種重複使用是出於簡潔及清晰的目的,而不是自身表示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。The following disclosure provides a number of different embodiments or examples for implementing different features of the subject matter provided. Specific examples of components and arrangements are described below to simplify the disclosure. Of course, these are merely examples and are not intended to be limiting. For example, the following description of forming a first feature on or on a second feature may include embodiments in which the first and second features are formed to be in direct contact, and may also include embodiments in which additional features may be formed between the first and second features so that the first and second features are not in direct contact. In addition, the disclosure may reuse reference numbers and/or letters in various examples. Such repetition is for the purpose of brevity and clarity, and does not itself represent the relationship between the various embodiments and/or configurations discussed.
此外,為易於說明起見,本文中可能使用例如「位於…之下(beneath)」、「位於…下方(below)」、「下部的(lower)」、「位於…上方(above)」、「上部的(upper)」等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件或特徵與另一(其他)元件或特徵的關係。所述空間相對性用語旨在除圖中所繪示的定向外亦囊括裝置在使用或操作中的不同定向。設備可具有其他定向(旋轉90度或處於其他定向),且本文中所使用的空間相對性描述語可同樣相應地進行解釋。Additionally, for ease of explanation, spatially relative terms such as "beneath," "below," "lower," "above," "upper," etc. may be used herein to describe the relationship of one element or feature shown in a figure to another (other) element or feature. The spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the figure. The device may have other orientations (rotated 90 degrees or in other orientations), and the spatially relative descriptors used herein may be interpreted accordingly.
位準移位器電路可包括多個電晶體,例如低電壓(low voltage,LV)電晶體與中電壓(medium voltage,MV)電晶體的組合。低電壓電晶體有時亦被稱為核心(或薄閘極(thin-gate))電晶體,且被配置成接收到達位準移位器電路的低電壓輸入訊號。中電壓電晶體有時亦被稱為I/O(或厚閘極(thick-gate))電晶體,且被配置成對位準移位器電路的中電壓輸出訊號進行處置。The level shifter circuit may include multiple transistors, such as a combination of low voltage (LV) transistors and medium voltage (MV) transistors. The low voltage transistors are sometimes referred to as core (or thin-gate) transistors and are configured to receive a low voltage input signal to the level shifter circuit. The medium voltage transistors are sometimes referred to as I/O (or thick-gate) transistors and are configured to process a medium voltage output signal of the level shifter circuit.
位準移位器電路中的中電壓電晶體可包括厚度足以支援中電壓電晶體所應對的中電壓(例如,6伏、8伏)的閘極氧化物層(例如,高溫氧化物(high temperature oxide,HTO)及/或其他類型的閘極氧化物)。然而,若閘極氧化物層太厚,中電壓電晶體則可能無法以低電壓電晶體的低電壓(核心V dd)進行操作,此乃因使電子隧穿過閘極氧化物層需要高的臨限電壓(V t)。降低其中包括中電壓電晶體的通道的阱植入中的摻雜劑濃度可使得能夠減小臨限電壓,但可能會增加中電壓電晶體的電流洩漏(其可能降低裝置效能)。 The medium voltage transistor in the level shifter circuit may include a gate oxide layer (e.g., high temperature oxide (HTO) and/or other types of gate oxide) thick enough to support the medium voltage (e.g., 6V, 8V) to which the medium voltage transistor is subjected. However, if the gate oxide layer is too thick, the medium voltage transistor may not be able to operate at the low voltage (core Vdd ) of the low voltage transistor due to the high threshold voltage ( Vt ) required for electrons to tunnel through the gate oxide layer. Reducing the dopant concentration in the well implantation in which the channel of the medium voltage transistor is included may enable the threshold voltage to be reduced, but may increase the current leakage of the medium voltage transistor (which may reduce device performance).
在本文中所闡述的一些實施方案中,位準移位器電路的中電壓電晶體可包括基底中的p阱區。此外,中電壓電晶體可包括其中包括中電壓電晶體的N +源極/汲極區的n型輕摻雜源極/汲極(n-type lightly-doped source/drain,NLDD)區。端視上下文而定,源極/汲極區可各別地或共同地指代源極或汲極。NLDD區中的輕摻雜(light doping)使得能夠減小臨限電壓(V t),同時使得能夠在N +源極/汲極區處進行中電壓操作。為了減少因NLDD區中的輕摻雜而導致的中電壓電晶體中的電流洩漏的量及/或可能性,可在中電壓電晶體的閘極結構之下在NLDD區的一部分之上及/或NLDD區的一部分上包括緩衝層。 In some embodiments described herein, a medium voltage transistor of a level shifter circuit may include a p-well region in a substrate. In addition, the medium voltage transistor may include an n-type lightly-doped source/drain (NLDD) region including an N + source/drain region of the medium voltage transistor. Depending on the context, the source/drain region may refer to the source or drain individually or collectively. Light doping in the NLDD region enables a reduction in the threshold voltage (V t ) while enabling medium voltage operation at the N + source/drain region. To reduce the amount and/or likelihood of current leakage in the medium voltage transistor due to light doping in the NLDD region, a buffer layer may be included below the gate structure of the medium voltage transistor, above a portion of the NLDD region and/or on a portion of the NLDD region.
藉由此種方式,中電壓電晶體的NLDD區及熱區能夠達成中電壓電晶體的臨限電壓(例如,相對於不包括NLDD區及熱區的中電壓電晶體),同時維持相同的電流洩漏效能或減少中電壓電晶體中的電流洩漏(例如,相對於不包括NLDD區及熱區的中電壓電晶體)。此可使得中電壓電晶體可能能夠以位準移位器電路中所包括的低電壓電晶體的低電壓(核心V dd)進行操作。此外,此可使得能夠減小位準移位器電路中所包括的低電壓電晶體的低電壓,進而可降低位準移位器電路的功耗。 In this way, the NLDD region and the hot region of the medium voltage transistor can reach the threshold voltage of the medium voltage transistor (e.g., relative to the medium voltage transistor that does not include the NLDD region and the hot region), while maintaining the same current leakage performance or reducing the current leakage in the medium voltage transistor (e.g., relative to the medium voltage transistor that does not include the NLDD region and the hot region). This can make it possible for the medium voltage transistor to operate at the low voltage (core V dd ) of the low voltage transistor included in the level shifter circuit. In addition, this can make it possible to reduce the low voltage of the low voltage transistor included in the level shifter circuit, thereby reducing the power consumption of the level shifter circuit.
圖1是可在其中實施本文中所闡述的系統及/或方法的實例性環境100的圖。如圖1中所示,環境100可包括多個半導體處理工具102至114及晶圓/晶粒運輸工具116。所述多個半導體處理工具102至114可包括沉積工具102、曝光工具104、顯影工具106、蝕刻工具108、平坦化工具110、鍍覆(plating)工具112、離子植入工具114及/或其他類型的半導體處理工具。實例性環境100中所包括的工具可包括於半導體清潔室、半導體代工廠、半導體處理設施及/或製造設施以及其他設施中。FIG. 1 is a diagram of an
沉積工具102是包括半導體處理腔室及一或多個裝置,能夠將各種類型的材料沉積至基底上的半導體處理工具。在一些實施方案中,沉積工具102包括能夠在基底(例如,晶圓)上沉積光阻層的旋轉塗佈工具。在一些實施方案中,沉積工具102包括化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)工具,例如電漿增強型CVD(plasma enhanced CVD,PECVD)工具、低壓CVD(low pressure CVD,LPCVD)工具、高密度電漿CVD(high-density plasma CVD,HDP-CVD)工具、次大氣壓CVD(sub-atmospheric CVD,SACVD)工具、原子層沉積(atomic layer deposition,ALD)工具、電漿增強型原子層沉積(plasma-enhanced atomic layer deposition,PEALD)工具或其他類型的CVD工具。在一些實施方案中,沉積工具102包括物理氣相沉積(physical vapor deposition,PVD)工具,例如濺鍍工具或其他類型的PVD工具。在一些實施方案中,實例性環境100包括多種類型的沉積工具102。The
曝光工具104是能夠將光阻層暴露於輻射源的半導體處理工具,所述輻射源例如為紫外光(ultraviolet,UV)源(例如,深UV光源、極紫外光(extreme UV,EUV)源及/或其類似者)、x射線源、電子束(electron beam,e-beam)源及/或其類似者。曝光工具104可將光阻層暴露於輻射源,以將圖案自光罩轉移至光阻層。所述圖案可包括用於形成一或多個半導體裝置的一或多個半導體裝置層圖案,可包括用於形成半導體裝置的一或多個結構的圖案,可包括用於對半導體裝置的各個部分進行蝕刻的圖案及/或其類似者。在一些實施方案中,曝光工具104包括掃描器、步進機或相似類型的曝光工具。The
顯影工具106是能夠對已暴露於輻射源的光阻層進行顯影以對自曝光工具104轉移至光阻層的圖案進行顯影的半導體處理工具。在一些實施方案中,顯影工具106藉由移除光阻層的未被曝光的部分而使圖案顯影。在一些實施方案中,顯影工具106藉由移除光阻層的被曝光的部分而使圖案顯影。在一些實施方案中,顯影工具106藉由使用化學顯影劑對光阻層的被曝光的部分或未被曝光的部分進行溶解而使圖案顯影。The developing
蝕刻工具108是能夠對基底、晶圓或半導體裝置的各種類型的材料進行蝕刻的半導體處理工具。舉例而言,蝕刻工具108可包括濕蝕刻工具、乾蝕刻工具及/或其類似者。在一些實施方案中,蝕刻工具108包括被填充蝕刻劑的腔室,且將基底置於所述腔室中達特定的時間段,以移除基底的一或多個部分的特定量。在一些實施方案中,蝕刻工具108可利用電漿蝕刻或電漿輔助蝕刻對基底的一或多個部分進行蝕刻,其可涉及使用離子化氣體對所述一或多個部分進行等向性或定向性蝕刻。The
平坦化工具110是能夠對晶圓或半導體裝置的各個層進行研磨或平坦化的半導體處理工具。舉例而言,平坦化工具110可包括對沉積材料或鍍覆材料的層或表面進行研磨或平坦化的化學機械平坦化(chemical mechanical planarization,CMP)工具及/或其他類型的平坦化工具。平坦化工具110可利用化學力與機械力(例如,化學蝕刻與自由磨料研磨)的組合對半導體裝置的表面進行研磨或平坦化。平坦化工具110可將研磨性及腐蝕性化學漿料與研磨墊及扣環(例如,通常具有較半導體裝置大的直徑)結合利用。研磨墊與半導體裝置可藉由動態研磨頭而被按壓於一起且藉由扣環固持於定位上。動態研磨頭可利用不同的旋轉軸旋轉,以移除材料且使半導體裝置的任何不規則形貌平整,進而使半導體裝置變平或平坦。
鍍覆工具112是能夠使用一或多種金屬對基底(例如,晶圓、半導體裝置及/或其類似者)或基底的一部分進行鍍覆的半導體處理工具。舉例而言,鍍覆工具112可包括銅電鍍裝置、鋁電鍍裝置、鎳電鍍裝置、錫電鍍裝置、化合物材料或合金(例如,錫-銀、錫-鉛及/或其類似者)電鍍裝置、及/或用於一或多種其他類型的導電材料、金屬及/或相似類型的材料的電鍍裝置。The
離子植入工具114是能夠將離子植入至基底中的半導體處理工具。離子植入工具114可在電弧腔室中自源材料(例如,氣體或固體)產生離子。源材料可被提供至電弧腔室中,且在陰極與電極之間使電弧電壓放電以生成含有源材料離子的電漿。可使用一或多個提取電極,以自電弧腔室中的電漿提取離子,並對離子進行加速以形成離子束。可將離子束導向基底,使得離子被植入基底的表面下方。The
晶圓/晶粒運輸工具116可包括於叢集工具或包括多個處理腔室的其他類型的工具中,且可被配置成在所述多個處理腔室之間運輸基底及/或半導體裝置、在處理腔室與緩衝區域之間運輸基底及/或半導體裝置、在處理腔室與介面工具(例如設備前端模組(equipment front end module,EFEM))之間運輸基底及/或半導體裝置、及/或在處理腔室與運輸載體(例如,前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod,FOUP))之間運輸基底及/或半導體裝置等。在一些實施方案中,晶圓/晶粒運輸工具116可包括於多腔室(或叢集)沉積工具102中,所述多腔室(或叢集)沉積工具102可包括預清潔處理腔室(例如,用於自基底及/或半導體裝置清潔或移除氧化物、氧化及/或其他類型的污染物或副產物)以及多種類型的沉積處理腔室(例如,用於對不同類型的材料進行沉積的處理腔室、用於實行不同類型的沉積操作的處理腔室)。The wafer/
在一些實施方案中,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可實行本文中所闡述的一或多個半導體處理操作。舉例而言,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可進行以下操作:可在基底之上形成半導體裝置的第一摻雜區,其中第一摻雜區包括第一摻雜劑類型;可在第一摻雜區中形成半導體裝置的第二摻雜區,其中第二摻雜區包括第二摻雜劑類型;可在第二摻雜區之上形成半導體裝置的緩衝層;可在第一摻雜區之上、第二摻雜區之上及緩衝層之上形成半導體裝置的閘極氧化物層;及/或可在閘極氧化物層之上形成半導體裝置的閘極結構;以及其他操作。作為另一實例,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可進行以下操作:可在第一摻雜區之上及第二摻雜區之上形成罩幕層;可在罩幕層中形成圖案;及/或可基於罩幕層中的圖案形成緩衝層;以及其他操作。作為另一實例,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可進行以下操作:可基於圖案對第二摻雜區的一部分進行蝕刻;及/或可在被第二摻雜區的所述一部分佔據的區域中沉積緩衝層;以及其他操作。作為另一實例,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可基於閘極結構實行一或多個蝕刻操作,以移除閘極氧化物層的第一部分並移除緩衝層的第一部分,其中閘極氧化物層的第二部分保留於閘極結構之下,且其中緩衝層的第二部分亦保留於閘極結構之下,且可實行其他操作。作為另一實例,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可實行蝕刻操作,以移除罩幕層,其中蝕刻操作使緩衝層的頂表面與第一摻雜區的頂表面近似共面,且可實行其他操作。In some implementations, one or more of the semiconductor processing tools 102-114 and/or the wafer/
作為另一實例,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可進行以下操作:可使用第一摻雜劑類型對基底進行摻雜以形成半導體裝置的第一摻雜區;可使用第二摻雜劑類型對基底進行摻雜以形成半導體裝置的與第一摻雜區相鄰的第二摻雜區;可在第二摻雜區上形成半導體裝置的緩衝層;可在第一摻雜區之上、第二摻雜區之上及緩衝層之上形成半導體裝置的閘極氧化物層;及/或可在閘極氧化物層之上形成半導體裝置的閘極結構;以及其他操作。As another example, one or more of the
半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可例如結合圖5A至圖5M及/或圖10實行本文中所闡述的其他半導體處理操作以及其他操作。One or more of the semiconductor processing tools 102-114 and/or the wafer/die
圖1中所示的裝置的數目及佈置方式是作為一或多個實例而提供。實際上,相較於圖1中所示的裝置而言,可存在附加的裝置、更少的裝置、不同的裝置或不同佈置的裝置。此外,圖1中所示的二或更多個裝置可在單個裝置內實施,或者圖1中所示的單個裝置可被實施為多個分佈式裝置。另外或作為另外一種選擇,實例性環境100的一組裝置(例如,一或多個裝置)可實行被闡述為由實例性環境100的另一組裝置實行的一或多個功能。The number and arrangement of devices shown in FIG. 1 are provided as one or more examples. In practice, there may be additional devices, fewer devices, different devices, or differently arranged devices than those shown in FIG. 1 . Furthermore, two or more devices shown in FIG. 1 may be implemented within a single device, or a single device shown in FIG. 1 may be implemented as multiple distributed devices. Additionally or alternatively, one set of devices (e.g., one or more devices) of the
圖2A及圖2B是本文中所闡述的驅動器電路的實例性實施方案的圖。驅動器電路可包括於驅動器積體電路(integrated circuit,IC)裝置中。驅動器IC裝置可被配置成與顯示面板(例如,液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)面板及/或其他類型的顯示面板)一起使用。2A and 2B are diagrams of exemplary embodiments of driver circuits described herein. The driver circuits may be included in a driver integrated circuit (IC) device. The driver IC device may be configured to be used with a display panel (e.g., a liquid crystal display (LCD) panel and/or other types of display panels).
圖2A示出源極驅動器電路的實例性實施方案200。源極驅動器電路可包括於驅動器IC裝置中,且可被配置成作為用於向顯示面板供應資料訊號(例如,類比訊號)的資料訊號驅動器進行操作。2A illustrates an example implementation of a
如圖2A所示,源極驅動器電路可包括控制電路202、與控制電路202進行耦合的移位暫存器電路204。源極驅動器電路可包括與移位暫存器電路204進行耦合的抽樣鎖存電路(sampling latch circuit)206。源極驅動器電路可包括與抽樣鎖存電路206進行耦合的轉換器電路208。源極驅動器電路可包括與抽樣鎖存電路206進行耦合的保持鎖存電路(hold latch circuit)210。源極驅動器電路可包括與保持鎖存電路210進行耦合的位準移位器電路212。源極驅動器電路可包括與位準移位器電路212進行耦合的數位至類比轉換器(digital to analog converter,DAC)電路214。源極驅動器電路可包括與DAC電路214進行耦合的電壓參考電路216。源極驅動器電路可包括與DAC電路214進行耦合的輸出緩衝電路218。來自輸出緩衝電路218的輸出220可被提供至顯示面板及/或驅動器IC裝置中的其他電路。As shown in FIG. 2A , the source driver circuit may include a
控制電路202可包括被配置成對源極驅動器電路的時序進行控制的一或多個電性組件及/或一或多個電路。圖形資料訊號自控制電路202被傳送至源極驅動器電路,其中圖形資料訊號自數位訊號被轉換成類比訊號(例如,輸出220),並作為驅動電壓被供應至顯示面板。The
源極驅動器電路可包括對圖形資料訊號進行處理的一或多個低電壓電路,例如移位暫存器電路204、抽樣鎖存電路206及/或保持鎖存電路210以及其他電路。源極驅動器電路可包括被配置成將圖形資料訊號轉換成類比訊號(例如,輸出220)的一或多個中至高電壓電路,例如位準移位器電路212、DAC電路214及/或輸出緩衝電路218以及其他電路。The source driver circuit may include one or more low voltage circuits that process the graphic data signal, such as
移位暫存器電路204及轉換器電路208可包括被配置成向抽樣鎖存電路206提供一或多列串聯化圖形資料訊號的一或多個電性組件及/或一或多個電路。轉換器電路208可包括被配置成將圖形資料訊號分成單獨的並聯化圖形資料訊號(例如,紅色圖形資料訊號、藍色圖形資料訊號及綠色圖形資料訊號以及其他圖形資料訊號)的串聯至並聯轉換器(serial to parallel converter)電路。The
保持鎖存電路210可包括被配置成自抽樣鎖存電路206接收一或多個圖形資料訊號且將所述一或多個圖形資料訊號提供至位準移位器電路212的一或多個電性組件及/或一或多個電路。Holding
位準移位器電路212可包括被配置成將圖形資料訊號的電壓自低電壓(例如,近似0伏至近似1伏)增大至中電壓至高電壓(例如,近似6伏至近似8伏或大於近似8伏)的一或多個電性組件及/或一或多個電路。
DAC電路214可包括被配置成基於由電壓參考電路216提供的參考電壓而將圖形資料訊號自數位訊號轉換成類比訊號(例如,輸出220)的一或多個電性組件及/或一或多個電路。
輸出緩衝電路218可包括被配置成對類比訊號(例如,輸出220)進行儲存或緩衝並將類比訊號提供至顯示面板及/或驅動器IC裝置中的其他電路的一或多個電性組件及/或一或多個電路。The
圖2B示出閘極驅動器電路的實例性實施方案230。閘極驅動器電路可包括於驅動器IC裝置中,且可被配置成操作掃描訊號驅動器以用於在畫素選擇週期(pixel selection period)中為顯示面板供應掃描訊號。2B shows an example implementation of a
如圖2B所示,閘極驅動器電路可包括控制電路202、移位暫存器電路204、位準移位器電路212、電壓參考電路216及/或輸出緩衝電路218以及其他電路。該些電路可實行與上面結合圖2A所述操作相似的操作以在畫素選擇週期中為顯示面板提供掃描訊號(例如,輸出220)。As shown in FIG2B , the gate driver circuit may include a
如以上所指示,提供圖2A及圖2B作為實例。其他實例可能不同於關於圖2A及圖2B所述的實例。As indicated above, Figures 2A and 2B are provided as examples. Other examples may differ from the examples described with respect to Figures 2A and 2B.
圖3A及圖3B是本文中所闡述的位準移位器電路212的實例性實施方案的圖。結合圖3A及/或圖3B示出及闡述的位準移位器電路212的實例性實施方案中的一或多者可包括於驅動器電路中,例如閘極驅動器電路的實例性實施方案200、源極驅動器電路的實例性實施方案230及/或其他類型的驅動器電路。3A and 3B are diagrams of example embodiments of the
圖3A示出位準移位器電路212的實例性實施方案300。如圖3A所示,位準移位器電路212可包括低電壓輸入302(例如,近似0伏至近似1伏)及中至高電壓輸出304(例如,近似6伏至近似8伏或大於近似8伏)。低電壓輸入302可與反相器306進行耦合。反相器306可與n型電晶體308a的閘極進行耦合以使得低電壓輸入302的反相版本(inverted version)被提供至n型電晶體308a的閘極。低電壓輸入302的非反相版本(non-inverted version)被提供至n型電晶體308b的閘極。因此,n型電晶體308a及n型電晶體308b可基於近似0伏至近似1伏的低閘極電壓進行操作。然而,n型電晶體308a及n型電晶體308b的閘極電壓的範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。FIG3A illustrates an
n型電晶體308a及n型電晶體308b可各自與電性接地(electrical ground)310進行電性耦合。舉例而言,n型電晶體308a及n型電晶體308b中的每一者的源極/汲極可各自與電性接地310進行電性耦合。n型電晶體308b的輸出(例如,源極/汲極)可與p型電晶體312b的閘極進行耦合,且n型電晶體308a的輸出(例如,源極/汲極)可與p型電晶體312b的閘極進行耦合。可將p型電晶體312a及p型電晶體312b的閘極進行反相以使得被提供至p型電晶體312a及p型電晶體312b的閘極的訊號反相。The n-
p型電晶體312a的第一源極/汲極可與n型電晶體308a的源極/汲極進行耦合,且與p型電晶體312b的閘極進行耦合。p型電晶體312a的第二源極/汲極可與中至高電壓源314(例如,近似6伏至近似8伏或大於近似8伏)進行耦合。p型電晶體312b的第一源極/汲極可與n型電晶體308b的源極/汲極進行耦合,且與p型電晶體312a的閘極進行耦合。p型電晶體312b的第二源極/汲極可與中至高電壓源314進行耦合。A first source/drain of p-
在操作中,到達n型電晶體308a的閘極及n型電晶體308b的閘極的低電壓輸入302可選擇性地控制來自n型電晶體308a及n型電晶體308b的輸出。舉例而言,低電壓輸入302可選擇性地使n型電晶體308a及n型電晶體308b「導通」(在n型電晶體308a及/或n型電晶體308b的源極/汲極之間形成導電通道)或「關斷」(不在n型電晶體308a及/或n型電晶體308b的源極/汲極之間形成導電通道)。此選擇性地導致來自n型電晶體308a的輸出為低(例如,連結至電性接地310)或高(浮置並連結至中至高電壓源314),且對於n型電晶體308b而言亦相似。來自n型電晶體308a及n型電晶體308b的輸出選擇性地控制p型電晶體312a及p型電晶體312b,此選擇性地控制來自位準移位器電路212的中至高電壓輸出304。In operation, a
圖3B示出位準移位器電路212的實例性實施方案320。如圖3B所示,位準移位器電路212的實例性實施方案320包括與圖3A中的位準移位器電路212的實例性實施方案300中的組件302至314相似的組件302至314。3B illustrates an
如圖3B所進一步示出,位準移位器電路212的實例性實施方案320更包括與n型電晶體308a的閘極及n型電晶體308b的閘極進行耦合的電壓緩衝輸入322。此處,電壓緩衝輸入322可用於選擇性地對到達p型電晶體312a的閘極及p型電晶體312b的閘極的輸入進行控制(或緩衝)。3B , an
位準移位器電路212的實例性實施方案320更包括被配置成接收低電壓輸入302的低電壓n型電晶體324a及低電壓n型電晶體324b。低電壓n型電晶體324a的第一源極/汲極可與電性接地310進行耦合。相似地,低電壓n型電晶體324b的第一源極/汲極可與電性接地310進行耦合。低電壓n型電晶體324a的第二源極/汲極可與n型電晶體308a的源極/汲極進行耦合。相似地,低電壓n型電晶體324b的第二源極/汲極可與n型電晶體308b的源極/汲極進行耦合。The
如以上所指示,提供圖3A及圖3B作為實例。其他實例可能不同於關於圖3A及圖3B所闡述的實例。As indicated above, Figures 3A and 3B are provided as examples. Other examples may differ from the examples described with respect to Figures 3A and 3B.
圖4A及圖4B是本文中所闡述的實例性半導體裝置400的圖。半導體裝置400可包括電晶體結構。具體而言,半導體裝置400可包括中電壓電晶體結構(例如,基於包括於近似6伏至近似8伏的範圍內的閘極電壓(V
g)進行操作的電晶體結構)、高電壓電晶體結構(例如,基於大於近似8伏的閘極電壓(V
g)進行操作的電晶體結構)、及/或其他類型的電晶體結構。n型電晶體308a、n型電晶體308b中的一或多者及/或p型電晶體312a、p型電晶體312b中的一或多者可由半導體裝置400實施。
4A and 4B are diagrams of an
如圖4A所示,半導體裝置400可包括基底402。基底402可包括矽(Si)基底、由包括矽的材料形成的基底、例如砷化鎵(GaAs)的III-V族化合物半導體材料基底、絕緣體上矽(silicon on insulator,SOI)基底、鍺基底(Ge)、矽鍺(SiGe)基底、碳化矽(SiC)基底或其他類型的半導體基底。基底402可包括各種層,包括形成於半導體基底上的導電或絕緣層。基底402可包括化合物半導體及/或合金半導體。基底402可包括各種摻雜配置以滿足一或多個設計參數。As shown in FIG. 4A ,
如圖4A所進一步示出,半導體裝置400可包括位於基底之上及/或基底上的深阱404。深阱404可包括深n阱、深p阱及/或其他類型的深阱。深n阱可指半導體裝置400的包含被摻雜一或多種n型摻雜劑的半導體材料(例如,矽(Si)及/或其他半導體材料)的區。n型摻雜劑的實例包含磷(P)、砷(As)及/或銻(Sb)以及其他材料。深p阱可指半導體裝置400的包含被摻雜一或多種p型摻雜劑的半導體材料(例如,矽(Si)及/或其他半導體材料)的區。p型摻雜劑的實例包含硼(B)、鎵(Ga)及/或銦(In)以及其他材料。As further shown in FIG. 4A , the
如圖4A所進一步示出,半導體裝置400可包括位於深阱404之上及/或深阱404上的p阱區406。p阱區406可包括半導體裝置400的包含被摻雜一或多種p型摻雜劑(例如,硼(B)、鎵(Ga)及/或銦(In)以及其他材料)的半導體材料(例如,矽(Si)及/或其他半導體材料)的區。4A , the
如圖4A所進一步示出,半導體裝置400可包括p阱區406中的n型輕摻雜源極/汲極(NLDD)區408。NLDD區408可包括半導體裝置400的包含被輕摻雜一或多種n型摻雜劑(例如,磷(P)、砷(As)及/或銻(Sb)以及其他材料)的半導體材料(例如,矽(Si)及/或其他半導體材料)的區。舉例而言,NLDD區408可為「輕摻雜的」,此乃因NLDD區408可包括處於近似1E
11個n型離子每平方公分(1E
11個n型離子/cm
2)至近似5E
13個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度。NLDD區408中的輕摻雜使得能夠減小半導體裝置400的臨限電壓(V
t),同時使得能夠在半導體裝置400的一或多個源極/汲極區處進行中至高電壓操作。
4A , the
為了減少因NLDD區408中的輕摻雜而導致的半導體裝置400中的電流洩漏的量及/或可能性,可在NLDD區408的一部分之上及/或NLDD區408的一部分上包括緩衝層410。緩衝層410可藉由抑制半導體裝置400中的次臨限洩漏(subthreshold leakage)來減少半導體裝置400中的電流洩漏的量及/或可能性,其是當半導體裝置400以較半導體裝置400的臨限電壓(V
t或V
th)小的閘極電壓(V
G)進行操作時發生的電流洩漏。緩衝層410可包含:氧化物材料,例如氧化矽(SiO
x,例如SiO
2)及/或其他氧化物材料;氧化物-氮化物材料,例如氮氧化矽(SiON);氮化物材料,例如氮化矽(Si
xN
y,例如Si
3N
4);及/或其他類型的介電材料。
To reduce the amount and/or likelihood of current leakage in the
半導體裝置400可包括源極/汲極區412及源極/汲極區414。源極/汲極區412及源極/汲極區414可各自包含具有例如以下一或多種摻雜劑的矽(Si):p型材料(例如,硼(B)或鍺(Ge)以及其他p型材料)、n型材料(例如,磷(P)或砷(As)以及其他n型材料)、及/或其他類型的摻雜劑。源極/汲極區412可包括於p阱區406中。源極/汲極區414可包括於NLDD區408中且相鄰於緩衝層410。The
在一些實施方案中,源極/汲極區412對應於半導體裝置400的源極區,且源極/汲極區414對應於半導體裝置400的汲極區。在該些實施方案中,源極/汲極區414可被配置成以中至高電壓(例如,高達近似6伏、近似8伏及/或大於近似8伏)進行操作。因此,源極/汲極區414被配置成以相對於半導體裝置400的閘極結構的操作電壓而言較大的操作電壓進行操作。在一些實施方案中,源極/汲極區412對應於半導體裝置400的汲極區,且源極/汲極區414對應於半導體裝置400的源極區。在一些實施方案中,源極/汲極區412對應於半導體裝置400的源極區及另一半導體裝置的源極區或汲極區。在一些實施方案中,源極/汲極區414對應於半導體裝置400的汲極區及另一半導體裝置的源極區或汲極區。In some embodiments, source/
源極/汲極區412及源極/汲極區414中的摻雜劑濃度相對於NLDD區408中的摻雜劑濃度而言可較大。舉例而言,NLDD區408可為「輕摻雜的」,此乃因NLDD區408可包括處於近似1E
11個n型離子每平方公分至近似5E
13個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,而源極/汲極區412及源極/汲極區414可各自包括處於近似1E
14個n型離子每平方公分至近似1E
16個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度。
The dopant concentration in the source/
NLDD區408可包括處於近似1E
11個n型離子每平方公分至近似5E
13個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式(on-mode)電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式(off-mode)電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
The
源極/汲極區412及源極/汲極區414可各自包括處於近似1E
14個n型離子每平方公分至近似1E
16個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,該些範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
Source/
在一些實施方案中,p阱區406中的摻雜劑濃度可包括於近似1E
11個p型離子每平方公分至近似5E
13個p型離子每平方公分的範圍內。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
In some embodiments, the dopant concentration in the p-
半導體裝置400可包括位於源極/汲極區412與源極/汲極區414之間的閘極結構416。閘極結構416可由一或多個層及/或一或多種材料形成。閘極結構416可包含一或多種金屬材料、一或多種高介電常數(high dielectric constant,high-k)材料及/或一或多種其他類型的材料。舉例而言,閘極結構416可包括功函數調諧層、介面層及/或金屬電極層以及其他層。The
半導體裝置400可包括閘極氧化物層418。閘極氧化物層418可包含氧化物材料(例如,HTO及/或其他類型的閘極氧化物)及/或其他類型的介電材料。閘極氧化物層418可具有足夠的厚度來支援半導體裝置400所應對的中至高電壓(例如,6伏、8伏及/或更大的電壓)。舉例而言,閘極氧化物層418的厚度可包括於近似150埃至近似300埃的範圍內以支援半導體裝置400所應對的中至高電壓。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。The
半導體裝置400可包括位於閘極結構416之下的閘極氧化物層418。閘極氧化物層418可位於源極/汲極區412與源極/汲極區414之間。此外,閘極氧化物層418可位於p阱區406的位於源極/汲極區412與NLDD區408之間的一部分之上及/或所述一部分上(且可接觸所述一部分)。此外,閘極氧化物層418可位於緩衝層410之上及/或緩衝層410上(且可接觸緩衝層410)。此外,閘極氧化物層418可位於NLDD區408的延伸區420之上及/或延伸區420上(且可接觸延伸區420)。延伸區420可包括NLDD區408的沿緩衝層410的側壁及p阱區406的相對的側壁延伸且與閘極氧化物層418接觸的部分。The
可在閘極結構416的側壁之上及/或閘極結構416的側壁上包括一或多個間隔件層422。所述一或多個間隔件層422可包含介電常數較氧化矽的介電常數小(例如,小於近似3.9)的一或多種低介電常數(low dielectric constant,low-k)材料、氧化矽(SiO
x)、氮氧化矽(SiON)、氮化矽(Si
xN
y)、碳氮氧化矽(SiOCN)及/或其他合適的介電材料。
One or more spacer layers 422 may be included on and/or on the sidewalls of the
可在源極/汲極區412之上及/或源極/汲極區412上包括接觸件結構424(例如,源極/汲極接觸件或MD)。可在源極/汲極區414之上及/或源極/汲極區414上包括接觸件結構426(例如,源極/汲極接觸件或MD)。接觸件結構424及接觸件結構426可各自包括通孔、內連線、溝槽、接觸插塞及/或其他類型的導電性結構。接觸件結構424及接觸件結構426可各自包含鎢(W)、鈷(Co)、釕(Ru)、鈦(Ti)、鋁(Al)、銅(Cu)或金(Au)以及導電性材料的其他實例。A contact structure 424 (e.g., a source/drain contact or MD) may be included above and/or on the source/
接觸件結構424及接觸件結構426可包括於層間介電(interlayer dielectric,ILD)層428中。ILD層428可包括於半導體裝置400的源極/汲極區412及源極/汲極區414之上、及/或閘極結構416之上。除了其他實例之外,可包括ILD層428以在半導體裝置400的閘極結構416及/或源極/汲極區412及源極/汲極區414之間提供電性隔離及/或絕緣。ILD層428可包含氮化矽(SiN
x)、氧化物(例如,氧化矽(SiO
x)及/或其他氧化物材料)、及/或其他類型的介電材料。
The
結合圖4A示出及闡述的各種區及/或層的摻雜劑類型只是實例,且半導體裝置400可包括用於各種區及/或層的摻雜劑類型的其他配置。舉例而言,p阱區406可替代地包括n阱區,NLDD區408可替代地包括p阱輕摻雜源極/汲極區,及/或源極/汲極區412及源極/汲極區414可包括p型摻雜的源極/汲極區。The dopant types for the various regions and/or layers shown and described in conjunction with FIG4A are merely examples, and the
一般而言,半導體裝置400可包括包含第一摻雜劑類型的第一摻雜區(例如,p阱區406)。半導體裝置400可包括位於第一摻雜區中的第二摻雜區(例如,NLDD區408),第二摻雜區是輕摻雜的且包括第二摻雜劑類型。半導體裝置400可包括位於第一摻雜區中的第三摻雜區(例如,源極/汲極區412),第三摻雜區包括第二摻雜劑類型,其中第三摻雜區對應於半導體裝置400的第一源極/汲極區。半導體裝置400可包括位於第二摻雜區中的第四摻雜區(例如,源極/汲極區414),第四摻雜區包括第二摻雜劑類型,其中第四摻雜區對應於半導體裝置400的第二源極/汲極區。半導體裝置400可包括位於第二摻雜區的一部分之上的緩衝層410。半導體裝置400可包括位於第一摻雜區的一部分之上、緩衝層410之上及第二摻雜區的延伸區420之上的閘極氧化物層418。半導體裝置400可包括位於閘極氧化物層418之上的閘極結構416。In general, the
圖4B示出半導體裝置400的一或多個實例性尺寸。如圖4B所示,半導體裝置400可包括實例性尺寸D1、實例性尺寸D2、實例性尺寸D3及/或實例性尺寸D4以及其他實例性尺寸。4B illustrates one or more example dimensions of
實例性尺寸D1可對應於源極/汲極區412與NLDD區408之間的p阱區406的長度。在一些實施方案中,p阱區406的長度可為p阱區406的位於閘極氧化物層418之下的部分的長度。在一些實施方案中,尺寸D1可包括於近似0.2微米(microns)至近似2微米的範圍內,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。An example dimension D1 may correspond to the length of the p-
實例性尺寸D2可對應於NLDD區408的位於p阱區406與緩衝層410之間的延伸區420的長度。在一些實施方案中,尺寸D2可包括於近似0.05微米至近似1微米的範圍內,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。An example dimension D2 may correspond to a length of an extension region 420 of the
實例性尺寸D3可對應於源極/汲極區414與NLDD區408之間的緩衝層410的長度。在一些實施方案中,尺寸D3可包括於近似0.1微米至近似5微米的範圍內,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。An example dimension D3 may correspond to the length of the
實例性尺寸D4可對應於緩衝層410的厚度。在一些實施方案中,尺寸D4可包括於近似10奈米(nanometers)至近似100奈米的範圍內,以達成半導體裝置400的足夠高的閘極至汲極崩潰電壓,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。An example dimension D4 may correspond to the thickness of the
如以上所指示,提供圖4A及圖4B作為實例。其他實例可能不同於關於圖4A及圖4B所闡述的實例。As indicated above, Figures 4A and 4B are provided as examples. Other examples may differ from the examples described with respect to Figures 4A and 4B.
圖5A至圖5M是本文中所闡述的實例性實施方案500的圖。實例性實施方案500包括形成本文中所闡述的半導體裝置400的實例。在一些實施方案中,結合實例性實施方案500闡述的半導體處理操作中的一或多者可由半導體處理工具102至114中的一或多者及/或由晶圓/晶粒運輸工具116實行。在一些實施方案中,結合實例性實施方案500闡述的半導體處理操作中的一或多者可由其他半導體處理工具實行。5A-5M are diagrams of an
轉向圖5A,可提供基底402。基底402可為半導體晶圓、半導體晶粒及/或其他類型的半導體基底被提供。在一些實施方案中,基底402可為經摻雜的基底,例如被摻雜一或多種p型摻雜劑的半導體基底、被摻雜一或多種n型摻雜劑的半導體基底及/或其他類型的經摻雜的基底。在一些實施方案中,基底402具有包括於近似1歐姆-公分(ohm-centimeters)至近似100歐姆-公分的範圍內的體電阻率(bulk resistivity)(或體積電阻率(volumetric resistivity))。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。Turning to FIG. 5A , a
如圖5A所進一步示出,可在基底402中、基底402之上及/或基底402上形成一或多個層及/或區。舉例而言,深阱404可形成於基底402中及/或基底402上。作為另一實例,p阱區406可形成於基底402中及/或深阱404上。5A , one or more layers and/or regions may be formed in, above, and/or on
在一些實施方案中,離子植入工具114形成深阱404,其藉由實行離子植入操作將離子(例如,p型離子、n型離子)植入至基底402中,以形成深阱404。離子植入工具114可將離子束導向基底402,使得離子被植入至基底402的表面下方以對基底402進行摻雜。另外及/或作為選擇,沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、磊晶操作、氧化操作、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積深阱404。在一些實施方案中,在沉積工具102沉積深阱404之後,平坦化工具110對深阱404進行平坦化。In some embodiments, the
在一些實施方案中,離子植入工具114形成p阱區406,其藉由實行離子植入操作將離子(例如,p型離子、n型離子)植入至基底402中,以形成p阱區406。離子植入工具114可將離子束導向基底402,使得離子被植入至基底402的表面下方以對基底402進行摻雜。另外及/或作為選擇,沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、磊晶操作、氧化操作、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積p阱區406。在一些實施方案中,在沉積工具102沉積p阱區406之後,平坦化工具110對p阱區406進行平坦化。在一些實施方案中,可形成p阱區406,使得p阱區406中的摻雜劑濃度可包括於近似1E
11個p型離子每平方公分至近似5E
13個p型離子每平方公分的範圍內。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
In some embodiments, the
如圖5B所示,NLDD區408可形成於p阱區406的一部分中。在一些實施方案中,使用植入罩幕來遮蔽p阱區406的另一部分,使得NLDD區408僅形成於p阱區406的一部分中。在一些實施方案中,離子植入工具114形成NLDD區408,其藉由實行離子植入操作將離子(例如,p型離子、n型離子)植入至基底402中,以在p阱區406中形成NLDD區408。離子植入工具114可將離子束導向p阱區406,使得離子被植入p阱區406中以形成NLDD區408。NLDD區408可被形成為包括處於近似1E
11個n型離子每平方公分至近似5E
13個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
5B , the
如圖5C所示,可在p阱區406的頂表面之上及/或p阱區406的頂表面上及/或NLDD區408的頂表面之上及/或NLDD區408的頂表面上形成罩幕層502。在一些實施方案中,罩幕層502包括由例如以下介電材料形成的硬罩幕:氧化物材料,例如氧化矽(SiO
x,例如SiO
2)及/或其他氧化物材料;氧化物-氮化物材料,例如氮氧化矽(SiON);氮化物材料,例如氮化矽(Si
xN
y,例如Si
3N
4);及/或其他類型的介電材料。在一些實施方案中,罩幕層502包括光阻層。沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、旋轉塗佈操作、磊晶操作、氧化操作、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積罩幕層502。在一些實施方案中,在沉積工具102沉積罩幕層502之後,平坦化工具110對罩幕層502進行平坦化。
As shown in FIG5C , a mask layer 502 may be formed on the top surface of the p-
如圖5D所示,可移除罩幕層502的第一部分。罩幕層502的第二部分保留於半導體裝置400上,且對應於罩幕層502中的圖案。NLDD區408的一部分504經由罩幕層502中的圖案而被暴露出。罩幕層502的第二部分可保留於p阱區406的頂表面上及NLDD區408的部分506的頂表面上。部分506的寬度可對應於NLDD區408的延伸區420的寬度(例如,尺寸D2)。5D , a first portion of the mask layer 502 may be removed. A second portion of the mask layer 502 remains on the
在一些實施方案中,使用光阻層中的圖案對罩幕層502進行蝕刻以在罩幕層502中形成圖案。在該些實施方案中,沉積工具102在罩幕層502上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層的一些部分進行顯影並移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108基於圖案而對罩幕層502進行蝕刻,以在罩幕層502中形成圖案。在一些實施方案中,蝕刻操作包括電漿蝕刻操作、濕化學蝕刻操作及/或其他類型的蝕刻操作。在一些實施方案中,光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分(例如,利用化學剝除劑(chemical stripper)、電漿灰化及/或其他技術)。在一些實施方案中,光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分(例如,利用化學剝除劑、電漿灰化及/或其他技術)。In some embodiments, the mask layer 502 is etched using the pattern in the photoresist layer to form a pattern in the mask layer 502. In these embodiments, the
如圖5E所示,緩衝層410可形成於NLDD區408之上及/或NLDD區408上。緩衝層410可形成於NLDD區408的經由緩衝層410中的圖案而被暴露出的部分504之上及/或部分504上。沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、旋轉塗佈操作、磊晶操作、氧化操作、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積緩衝層410。在一些實施方案中,沉積工具102利用熱氧化技術形成緩衝層410,在熱氧化技術中,沉積工具102向NLDD區408的頂表面提供含氧反應物。含氧反應物可在高溫下與NLDD區408中的矽進行反應,此對矽進行氧化以在NLDD區408上生長氧化矽(SiO
x,例如SiO
2)。
5E , a
在一些實施方案中,在形成緩衝層410之前,蝕刻工具108可基於罩幕層502中的圖案對NLDD區408進行蝕刻,以自NLDD區408移除材料。在對NLDD區408進行蝕刻之後,緩衝層410然後可形成於NLDD區408上。作為選擇,緩衝層410可形成於NLDD區408中及/或NLDD區408上(例如,藉由熱氧化),而不會蝕刻NLDD區408。In some implementations, before forming the
如圖5F所示,在形成緩衝層410之後,可自半導體裝置400移除罩幕層502。在一些實施方案中,平坦化工具110對罩幕層502進行平坦化以移除罩幕層502。此處,平坦化工具110可對罩幕層502進行平坦化且可對緩衝層410進行平坦化,以自緩衝層410移除過量的材料直至p阱區406的頂表面、NLDD區408的延伸區420的頂表面與緩衝層410的頂表面近似共面為止。5F , after forming the
另外及/或作為選擇,蝕刻工具108可藉由在蝕刻操作中蝕刻罩幕層502來移除罩幕層502。在一些實施方案中,蝕刻操作包括電漿蝕刻操作、濕化學蝕刻操作及/或其他類型的蝕刻操作。Additionally and/or alternatively, the
如圖5G所示,閘極氧化物層418可形成於p阱區406的頂表面之上及/或p阱區406的頂表面上、NLDD區408的延伸區420的頂表面之上及/或NLDD區408的延伸區420的頂表面上、及/或緩衝層410的頂表面之上及/或緩衝層410的頂表面上。沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、旋轉塗佈操作、磊晶操作、氧化操作(例如,高溫熱氧化操作)、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積閘極氧化物層418。在一些實施方案中,在沉積工具102沉積閘極氧化物層418之後,平坦化工具110對閘極氧化物層418進行平坦化。5G , a
如圖5H所示,閘極結構416及間隔件層422可形成於閘極氧化物層418之上及/或閘極氧化物層418上。沉積工具102及/或鍍覆工具112可在CVD操作、PVD操作、ALD操作、電鍍操作、上文結合圖1闡述的其他沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積閘極結構416。在一些實施方案中,首先沉積晶種層,且在晶種層上沉積閘極結構416。5H , the
沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、磊晶操作、氧化操作、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積間隔件層422。在一些實施方案中,沉積工具102共形地將間隔件層422的材料沉積於閘極結構416的側壁及頂表面上以及閘極氧化物層418的頂表面上。蝕刻工具108隨後可實行回蝕操作以自閘極氧化物層418的頂表面及閘極結構416的頂表面移除間隔件層422的材料。因此,間隔件層422可保留於閘極結構416的側壁上。The
如圖5I所示,可移除閘極氧化物層418的不在閘極結構416及間隔件層422之下及/或不被閘極結構416及間隔件層422覆蓋的一些部分以及可移除緩衝層410的不在閘極結構416及間隔件層422之下及/或不被閘極結構416及間隔件層422覆蓋的一些部分。蝕刻工具108可實行蝕刻操作以移除閘極氧化物層418的所述一些部分及緩衝層410的所述一些部分,以使得閘極氧化物層418及緩衝層410僅保留於閘極結構416及間隔件層422之下。在一些實施方案中,蝕刻操作包括電漿蝕刻操作、濕化學蝕刻操作及/或其他類型的蝕刻操作。如圖5I中的實例所示,蝕刻操作使間隔件層422的外側壁變得修圓。5I , some portions of the
如圖5J所示,源極/汲極區412可形成於閘極結構416的第一側處的p阱區406中。源極/汲極區414可形成於閘極結構416的與第一側相對的第二側處的NLDD區408中。在一些實施方案中,離子植入工具114形成源極/汲極區412,其藉由實行離子植入操作將離子(例如,p型離子、n型離子)植入至p阱區406中,以在p阱區406中形成源極/汲極區412。離子植入工具114可將離子束導向p阱區406,使得離子被植入p阱區406中,以形成源極/汲極區412。在一些實施方案中,離子植入工具114形成源極/汲極區414,其藉由實行離子植入操作將離子(例如,p型離子、n型離子)植入至NLDD區408中,以在NLDD區408中形成源極/汲極區414。離子植入工具114可將離子束導向NLDD區408,使得離子被植入NLDD區408中,以形成源極/汲極區414。5J , source/
源極/汲極區412及源極/汲極區414可各自被形成為包括處於近似1E
14個n型離子每平方公分至近似1E
16個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,該些範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
Source/
如圖5K所示,ILD層428可形成於源極/汲極區412及源極/汲極區414之上及/或源極/汲極區412及源極/汲極區414上、間隔件層422之上及/或間隔件層422上、及/或閘極結構416之上及/或閘極結構416上等。沉積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、磊晶操作、氧化操作、結合圖1闡述的其他類型的沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積ILD層428。在一些實施方案中,在沉積工具102沉積ILD層428之後,平坦化工具110對ILD層428進行平坦化。5K , an ILD layer 428 may be formed over and/or on the source/
如圖5L所示,可在ILD層428中及/或穿過ILD層428層到達源極/汲極區412的頂表面形成凹槽508。源極/汲極區412的頂表面經由凹槽508而被暴露出。作為選擇,在其中源極/汲極區412上包括一或多個矽化物層(例如,金屬矽化物層,例如矽化鈦層)以減小源極/汲極區412的接觸電阻的實施方案中,凹槽508可形成至所述一或多個矽化物層,使得所述一或多個矽化物層經由凹槽508而被暴露出。5L , a recess 508 may be formed in the ILD layer 428 and/or through the ILD layer 428 to reach the top surface of the source/
在一些實施方案中,使用光阻層中的圖案對ILD層428進行蝕刻以形成凹槽508。在該些實施方案中,沉積工具102在ILD層428上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層的一些部分進行顯影並移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108基於圖案而對ILD層428進行蝕刻,以在ILD層428中形成凹槽508。在一些實施方案中,蝕刻操作包括電漿蝕刻操作、濕化學蝕刻操作及/或其他類型的蝕刻操作。在一些實施方案中,光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分(例如,利用化學剝除劑、電漿灰化及/或其他技術)。在一些實施方案中,使用硬罩幕層作為基於圖案而對ILD層428進行蝕刻的替代技術。在一些實施方案中,光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分(例如,利用化學剝除劑、電漿灰化及/或其他技術)。In some embodiments, the ILD layer 428 is etched using the pattern in the photoresist layer to form the recess 508. In these embodiments, the
如圖5L所進一步示出,可在ILD層428中及/或穿過ILD層428到達源極/汲極區414的頂表面形成凹槽510。源極/汲極區414的頂表面經由凹槽510而被暴露出。作為選擇,在其中源極/汲極區414上包括一或多個矽化物層(例如,金屬矽化物層,例如矽化鈦層)以減小源極/汲極區414的接觸電阻的實施方案中,凹槽510可形成至所述一或多個矽化物層,使得所述一或多個矽化物層經由凹槽510而被暴露出。5L , a recess 510 may be formed in the ILD layer 428 and/or through the ILD layer 428 to reach the top surface of the source/
在一些實施方案中,使用光阻層中的圖案對ILD層428進行蝕刻以形成凹槽510。在該些實施方案中,沉積工具102在ILD層428上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層的一些部分進行顯影並移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108基於圖案而對ILD層428進行蝕刻,以在ILD層428中形成凹槽510。在一些實施方案中,蝕刻操作包括電漿蝕刻操作、濕化學蝕刻操作及/或其他類型的蝕刻操作。在一些實施方案中,光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分(例如,利用化學剝除劑、電漿灰化及/或其他技術)。在一些實施方案中,使用硬罩幕層作為基於圖案而對ILD層428進行蝕刻的替代技術。在一些實施方案中,光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分(例如,利用化學剝除劑、電漿灰化及/或其他技術)。In some embodiments, the ILD layer 428 is etched using the pattern in the photoresist layer to form the recess 510. In these embodiments, the
如圖5M所示,接觸件結構424可形成於凹槽508中,使得接觸件結構424著陸於源極/汲極區412上(或者位於源極/汲極區412上所包括的所述一或多個矽化物層上)。接觸件結構426可形成於凹槽510中,使得接觸件結構426著陸於源極/汲極區414上(或者位於源極/汲極區414上所包括的所述一或多個矽化物層上)。5M, a
沉積工具102及/或鍍覆工具112可在CVD操作、PVD操作、ALD操作、電鍍操作、上文結合圖1闡述的其他沉積操作及/或其他合適的沉積操作中沉積接觸件結構424及/或接觸件結構426。在一些實施方案中,首先沉積晶種層,且在晶種層上沉積接觸件結構424及/或接觸件結構426。在一些實施方案中,在沉積工具102及/或鍍覆工具112沉積接觸件結構424及/或接觸件結構426之後,平坦化工具110對接觸件結構424及/或接觸件結構426進行平坦化。The
如以上所指示,提供圖5A至圖5M作為實例。其他實例可能不同於關於圖5A至圖5M所闡述的實例。As indicated above, Figures 5A to 5M are provided as examples. Other examples may differ from the examples described with respect to Figures 5A to 5M.
圖6是本文中所闡述的半導體裝置400的一部分的摻雜分佈輪廓的實例性實施方案600的圖。FIG. 6 is a diagram of an example implementation 600 of a doping profile of a portion of a
在一些實施方案中,p阱區406可包括p型摻雜分佈輪廓,而NLDD區408以及源極/汲極區412及源極/汲極區414可包括n型摻雜分佈輪廓。作為選擇,p阱區406可為包括n型摻雜分佈輪廓的n阱區,且NLDD區408以及源極/汲極區412及源極/汲極區414可包括p型摻雜分佈輪廓。緩衝層410可包含例如高溫氧化物(HTO)之未經摻雜的氧化物材料。In some embodiments, the p-
源極/汲極區412及源極/汲極區414中的摻雜劑濃度相對於NLDD區408中的摻雜劑濃度而言可較大。舉例而言,NLDD區408可為「輕摻雜的」,此乃因NLDD區408可包括處於近似1E
11個n型離子每平方公分至近似5E
13個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,而源極/汲極區412及源極/汲極區414可各自包括處於近似1E
14個n型離子每平方公分至近似1E
16個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度。
The dopant concentration in the source/
NLDD區408可包括處於近似1E
11個n型離子每平方公分至近似5E
13個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
The
源極/汲極區412及源極/汲極區414可各自包括處於近似1E
14個n型離子每平方公分至近似1E
16個n型離子每平方公分的範圍內的摻雜劑濃度,以達成半導體裝置400的足夠高的導通模式電流,及/或達成半導體裝置400的足夠低的關斷模式電流洩漏。然而,該些範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
Source/
在一些實施方案中,p阱區406中的摻雜劑濃度可包括於近似1E
11個p型離子每平方公分至近似5E
13個p型離子每平方公分的範圍內。然而,所述範圍內的其他值亦處於本揭露的範圍內。
In some embodiments, the dopant concentration in the p-
如以上所指示,提供圖6作為實例。其他實例可能不同於關於圖6所闡述的實例。As indicated above, FIG. 6 is provided as an example. Other examples may differ from the example described with respect to FIG. 6.
圖7是本文中所闡述的半導體裝置400的電流型樣的實例性實施方案700的圖。半導體裝置400中的電流一般而言可在源極/汲極區412與源極/汲極區414之間以及閘極結構416之下流動。電流可流過p阱區406的一部分及NLDD區408。在一些實施方案中,半導體裝置400的汲極飽和電流(I
d,sat)可較不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的汲極飽和電流大近似4倍。舉例而言,半導體裝置400的汲極飽和電流可為近似44微安(microamps)每微米(44微安/微米),而不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的汲極飽和電流可為近似11.1微安每微米。然而,其他值亦處於本揭露的範圍內。在一些實施方案中,半導體裝置400的關斷狀態崩潰電壓(BV
off)相對於不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的關斷狀態崩潰電壓而言可較大。舉例而言,半導體裝置400的關斷狀態崩潰電壓可為近似12.5伏,而不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的關斷狀態崩潰電壓可為近似10.8伏。然而,其他值亦處於本揭露的範圍內。
7 is a diagram of an example embodiment 700 of a current profile of a
如以上所指示,提供圖7作為實例。其他實例可能不同於關於圖7所闡述的實例。As indicated above, FIG. 7 is provided as an example. Other examples may differ from the example described with respect to FIG. 7.
圖8是多個半導體裝置的關斷電流分佈輪廓的實例性實施方案800的圖。圖8中示出關斷電流分佈輪廓與關斷電流(I
off)802(單位為皮安(picoamps)每微米)及電壓臨限飽和電壓(V
t,sat)804(單位為伏)的函數關係。關斷電流分佈輪廓包括本文中所闡述的半導體裝置400的關斷電流分佈輪廓806、以及不包括半導體裝置400中所包括的NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的關斷電流分佈輪廓808。
FIG8 is a diagram of an
關斷電流802可對應於當半導體裝置400「關斷」時(例如,當通道處於非導電配置時)流過半導體裝置400的通道的電流量,且對於不包括NLDD區408及緩衝層410的其他半導體裝置而言亦相似。電壓臨限飽和電壓804可對應於當半導體裝置400「導通」時半導體裝置400的通道開始飽和時的閘極電壓(V
G),且對於不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置而言亦相似。半導體裝置400可被配置成基於近似0.7伏的閘極電壓進行操作,而不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置可被配置成基於近似0.9伏的閘極電壓進行操作。然而,其他值亦處於本揭露的範圍內。
The off current 802 may correspond to the amount of current flowing through the channel of the
如圖8所示,關斷電流分佈輪廓806及關斷電流分佈輪廓808中的關斷電流802一般而言在較高的操作溫度下較大,而在較低的操作溫度下較小。此外,關斷電流分佈輪廓806及關斷電流分佈輪廓808中的電壓臨限飽和電壓804一般而言在較低的操作溫度下較大,而在較高的操作溫度下較小。8 , the turn-off current 802 in the turn-off
如圖8所進一步示出,半導體裝置400中所包括的NLDD區408及緩衝層410使得半導體裝置400能夠使用相對於不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置而言較低的電壓臨限飽和電壓804進行操作,同時使得半導體裝置400能夠達成相對於不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置而言近似相同或較小的關斷電流802。As further shown in FIG. 8 , the
在一些實施方案中,半導體裝置400的電壓臨限飽和電壓804可低至近似0.37伏或小於0.37伏,而不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的電壓臨限飽和電壓804可為近似0.445伏。然而,其他值亦處於本揭露的範圍內。在一些實施方案中,半導體裝置400的關斷電流802可低至近似2皮安每微米或小於2皮安每微米,而不包括NLDD區408及緩衝層410的另一半導體裝置的關斷電流802可為近似6.3皮安每微米。然而,其他值亦處於本揭露的範圍內。In some embodiments, the voltage
如以上所指示,提供圖8作為實例。其他實例可能不同於關於圖8所闡述的實例。As indicated above, FIG8 is provided as an example. Other examples may differ from the example described with respect to FIG8.
圖9是本文中所闡述的裝置900的實例性組件的圖。在一些實施方案中,半導體處理工具102至114中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具116可包括一或多個裝置900及/或裝置900的一或多個組件。如圖9所示,裝置900可包括匯流排910、處理器920、記憶體930、輸入組件940、輸出組件950及/或通訊組件960。FIG9 is a diagram of example components of an
匯流排910可包括使得能夠在裝置900的組件之間進行有線通訊及/或無線通訊的一或多個組件。匯流排910可將圖9所示二或更多個組件耦合於一起(例如,經由操作耦合、通訊耦合、電子耦合及/或電性耦合)。舉例而言,匯流排910可包括電性連接件(例如,配線、跡線及/或引線)及/或無線匯流排。處理器920可包括中央處理單元、圖形處理單元、微處理器、控制器、微控制器、數位訊號處理器、現場可程式化閘陣列、應用專用積體電路及/或其他類型的處理組件。處理器920可以硬體、韌體或硬體與軟體的組合來實施。在一些實施方案中,處理器920可包括一或多個處理器,所述一或多個處理器能夠被程式化以實行本文中其他處所闡述的一或多個操作或製程。The
記憶體930可包括揮發性記憶體及/或非揮發性記憶體。舉例而言,記憶體930可包括隨機存取記憶體(random access memory,RAM)、唯讀記憶體(read only memory,ROM)、硬碟驅動機及/或其他類型的記憶體(例如,快閃記憶體、磁性記憶體及/或光學記憶體)。記憶體930可包括內部記憶體(例如,RAM、ROM或硬碟驅動機)及/或可移除記憶體(例如,可經由通用串列匯流排連接而移除)。記憶體930可為非暫時性電腦可讀取媒體(non-transitory computer-readable medium)。記憶體930可儲存與裝置900的操作相關的資訊、一或多個指令及/或軟體(例如,一或多個軟體應用)。在一些實施方案中,記憶體930可包括例如經由匯流排910耦合(例如,以通訊方式耦合)至一或多個處理器(例如,處理器920)的一或多個記憶體。處理器920與記憶體930之間的通訊耦合可使得處理器920能夠讀取及/或處理儲存於記憶體930中的資訊及/或將資訊儲存於記憶體930中。The
輸入組件940可使得裝置900能夠接收輸入,例如使用者輸入及/或所感測的輸入。舉例而言,輸入組件940可包括觸控螢幕、鍵盤、小鍵盤、滑鼠、按鈕、麥克風、開關、感測器、全球定位系統感測器、全球導航衛星系統感測器、加速度計、陀螺儀及/或致動器。輸出組件950可使得裝置900能夠例如經由顯示器、揚聲器及/或發光二極體來提供輸出。通訊組件960可使得裝置900能夠經由有線連接及/或無線連接而與其他裝置進行通訊。舉例而言,通訊組件960可包括接收器、發射器、收發器、數據機、網路介面卡及/或天線。
裝置900可實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。舉例而言,非暫時性電腦可讀取媒體(例如,記憶體930)可儲存一組指令(例如,一或多個指令或代碼)以供由處理器920執行。處理器920可執行所述一組指令來實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。在一些實施方案中,由一或多個處理器920執行所述一組指令以使得所述一或多個處理器920及/或裝置900實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。在一些實施方案中,可使用固線式電路系統(hardwired circuitry)代替所述指令或與所述指令進行組合來實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。另外或作為選擇,處理器920可被配置成實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。因此,本文中所闡述的實施方案不限於硬體電路系統與軟體的任何特定組合。The
圖9中所示的組件的數目及佈置方式是作為實例提供。相較於圖9中所示的組件而言,裝置900可包括附加的組件、更少的組件、不同的組件或不同佈置的組件。另外或作為選擇,裝置900的一組組件(例如,一或多個組件)可實行被闡述為由裝置900的另一組組件實行的一或多個功能。The number and arrangement of components shown in FIG. 9 are provided as examples.
圖10是與形成本文中所闡述的電晶體結構相關聯的實例性製程1000的流程圖。在一些實施方案中,圖10的一或多個製程方塊由一或多個半導體處理工具(例如,半導體處理工具102至116中的一或多者)實行。另外或作為選擇,圖10所示一或多個製程方塊可由裝置900的一或多個組件(例如,處理器920、記憶體930、輸入組件940、輸出組件950及/或通訊組件960)來實行。FIG. 10 is a flow chart of an exemplary process 1000 associated with forming the transistor structures described herein. In some implementations, one or more process blocks of FIG. 10 are performed by one or more semiconductor processing tools (e.g., one or more of semiconductor processing tools 102-116). Additionally or alternatively, one or more process blocks shown in FIG. 10 may be performed by one or more components of device 900 (e.g.,
如圖10所示,製程1000可包括使用第一摻雜劑類型對基底進行摻雜以形成半導體裝置的第一摻雜區(方塊1010)。舉例而言,如本文中所闡述,半導體處理工具102至116中的一或多者可使用第一摻雜劑類型對基底402進行摻雜以形成半導體裝置400的第一摻雜區(例如,p阱區406)。在一些實施方案中,第一摻雜區包括第一摻雜劑類型(例如,p型摻雜劑)。10 , process 1000 may include doping a substrate with a first dopant type to form a first doped region of a semiconductor device (block 1010). For example, as described herein, one or more of semiconductor processing tools 102-116
如圖10所進一步示出,製程1000可包括使用第二摻雜劑類型對基底進行摻雜以形成半導體裝置的與第一摻雜區相鄰的第二摻雜區(方塊1020)。舉例而言,如本文中所闡述,半導體處理工具102至116中的一或多者可使用第二摻雜劑類型對基底402進行摻雜以形成半導體裝置400的與第一摻雜區相鄰的第二摻雜區(例如,NLDD區408)。在一些實施方案中,第二摻雜區包括第二摻雜劑類型(例如,n型摻雜劑)。10 , the process 1000 may include doping the substrate with a second dopant type to form a second doped region of the semiconductor device adjacent to the first doped region (block 1020). For example, as described herein, one or more of the
如圖10所進一步示出,製程1000可包括在第二摻雜區上形成半導體裝置的緩衝層(方塊1030)。舉例而言,如本文中所闡述,半導體處理工具102至116中的一或多者可在第二摻雜區上形成半導體裝置400的緩衝層410。10 , the process 1000 may include forming a buffer layer of the semiconductor device on the second doped region (block 1030 ). For example, as described herein, one or more of the semiconductor processing tools 102 - 116 may form the
如圖10所進一步示出,製程1000可包括在第一摻雜區之上、第二摻雜區之上以及緩衝層之上形成半導體裝置的閘極氧化物層418(方塊1040)。舉例而言,如本文中所闡述,半導體處理工具102至116中的一或多者可在第一摻雜區之上、第二摻雜區之上以及緩衝層410之上形成半導體裝置400的閘極氧化物層418。10 , the process 1000 may include forming a
如圖10所進一步示出,製程1000可包括在閘極氧化物層之上形成半導體裝置的閘極結構(方塊1050)。舉例而言,如本文中所闡述,半導體處理工具102至116中的一或多者可在閘極氧化物層418之上形成半導體裝置的閘極結構416。10 , the process 1000 may include forming a gate structure of a semiconductor device on the gate oxide layer (block 1050 ). For example, one or more of the semiconductor processing tools 102 - 116 may form the
製程1000可包括附加的實施方案,例如以下闡述的及/或結合本文中其他處闡述的一或多個其他製程的任何單個實施方案或實施方案的任何組合。The process 1000 may include additional embodiments, such as any single embodiment or any combination of embodiments described below and/or in combination with one or more other processes described elsewhere herein.
在第一實施方案中,形成緩衝層410包括:在第一摻雜區之上及第二摻雜區之上形成罩幕層502,在罩幕層502中形成圖案,以及基於罩幕層中的圖案形成緩衝層410。In the first embodiment, forming the
在第二實施方案(單獨地或與第一實施方案進行組合)中,第二摻雜區的第一部分504經由圖案而被暴露出,且其中當形成緩衝層410時,第二摻雜區的第二部分506保持被罩幕層502覆蓋。In a second embodiment (alone or in combination with the first embodiment), a first portion 504 of the second doped region is exposed via a pattern, and wherein a second portion 506 of the second doped region remains covered by the mask layer 502 when the
在第三實施方案(單獨地或與第一實施方案及第二實施方案中的一或多者進行組合)中,第二摻雜區的第二部分506對應於第二摻雜區的延伸區420,其中緩衝層410接觸延伸區420的第一側,且其中第一摻雜區接觸延伸區420的與第一側相對的第二側。In a third embodiment (alone or in combination with one or more of the first and second embodiments), the second portion 506 of the second doped region corresponds to an extension region 420 of the second doped region, wherein the
在第四實施方案(單獨地或與第一實施方案至第三實施方案中的一或多者進行組合)中,基於圖案形成緩衝層包括:基於圖案對第二摻雜區的一部分進行蝕刻;以及在被第二摻雜區的所述一部分佔據的區域中沉積緩衝層。In a fourth embodiment (alone or in combination with one or more of the first to third embodiments), forming the buffer layer based on a pattern includes: etching a portion of the second doped region based on the pattern; and depositing the buffer layer in a region occupied by the portion of the second doped region.
在第五實施方案(單獨地或與第一實施方案至第四實施方案中的一或多者進行組合)中,製程1000包括基於閘極結構416實行一或多個蝕刻操作以移除閘極氧化物層418的第一部分且移除緩衝層410的第一部分,閘極氧化物層418的第二部分保留於閘極結構416之下,且其中緩衝層410的第二部分保留於閘極結構416之下。In a fifth embodiment (alone or in combination with one or more of the first to fourth embodiments), process 1000 includes performing one or more etching operations based on the
在第六實施方案(單獨地或與第一實施方案至第五實施方案中的一或多者進行組合)中,製程1000包括實行蝕刻操作以移除罩幕層502,其中蝕刻操作使緩衝層410的頂表面與第一摻雜區的頂表面近似共面。In a sixth embodiment (alone or in combination with one or more of the first to fifth embodiments), the process 1000 includes performing an etching operation to remove the mask layer 502, wherein the etching operation makes the top surface of the
儘管圖10示出製程1000的實例性方塊,然而在一些實施方案中,相較於圖10中所繪示的方塊而言,製程1000包括附加的方塊、更少的方塊、不同的方塊或不同佈置的方塊。另外或作為選擇,可並行地實行製程1000的方塊中的二或更多者。Although FIG10 illustrates example blocks of process 1000, in some implementations, process 1000 includes additional blocks, fewer blocks, different blocks, or differently arranged blocks than those depicted in FIG10. Additionally or alternatively, two or more of the blocks of process 1000 may be performed in parallel.
藉由此種方式,位準移位器電路的中電壓電晶體可包括基底中的p阱區。此外,中電壓電晶體可包括其中包括中電壓電晶體的N +源極/汲極區的NLDD區。NLDD區中的輕摻雜使得能夠減小臨限電壓(V t),同時使得能夠在N +源極/汲極區處進行中電壓操作。為了減少因NLDD區中的輕摻雜而導致的中電壓電晶體中的電流洩漏的量及/或可能性,可在中電壓電晶體的閘極結構之下在NLDD區的一部分之上及/或NLDD區的一部分上包括緩衝層。中電壓電晶體的NLDD區及熱區能夠達成中電壓電晶體的臨限電壓(例如,相對於不包括NLDD區及熱區的中電壓電晶體),同時維持相同的電流洩漏效能或減少中電壓電晶體中的電流洩漏(例如,相對於不包括NLDD區及熱區的中電壓電晶體)。此可使得中電壓電晶體可能夠以位準移位器電路中所包括的低電壓電晶體的低電壓(核心V dd)進行操作。此外,此可使得能夠減小位準移位器電路中所包括的低電壓電晶體的低電壓,進而可降低位準移位器電路的功耗。 In this manner, a medium voltage transistor of a level shifter circuit may include a p-well region in a substrate. In addition, the medium voltage transistor may include a NLDD region including an N + source/drain region of the medium voltage transistor. Light doping in the NLDD region enables a reduction in the threshold voltage ( Vt ) while enabling medium voltage operation at the N + source/drain region. To reduce the amount and/or likelihood of current leakage in the medium voltage transistor due to light doping in the NLDD region, a buffer layer may be included above a portion of the NLDD region and/or on a portion of the NLDD region below a gate structure of the medium voltage transistor. The NLDD region and the hot region of the medium voltage transistor can achieve the threshold voltage of the medium voltage transistor (e.g., relative to the medium voltage transistor that does not include the NLDD region and the hot region) while maintaining the same current leakage performance or reducing the current leakage in the medium voltage transistor (e.g., relative to the medium voltage transistor that does not include the NLDD region and the hot region). This can make it possible for the medium voltage transistor to operate at the low voltage (core V dd ) of the low voltage transistor included in the level shifter circuit. In addition, this can make it possible to reduce the low voltage of the low voltage transistor included in the level shifter circuit, thereby reducing the power consumption of the level shifter circuit.
如上文所更詳細地闡述,本文中所闡述的一些實施方案提供一種半導體裝置。所述半導體裝置包括包含第一摻雜劑類型的第一摻雜區。所述半導體裝置包括位於第一摻雜區中的第二摻雜區,第二摻雜區包括第二摻雜劑類型。所述半導體裝置包括位於第一摻雜區中的第三摻雜區,第三摻雜區包括第二摻雜劑類型,其中第三摻雜區對應於半導體裝置的第一源極/汲極區。所述半導體裝置包括位於第二摻雜區中的第四摻雜區,第四摻雜區包括第二摻雜劑類型,其中第四摻雜區對應於半導體裝置的第二源極/汲極區。所述半導體裝置包括位於第二摻雜區的一部分之上的緩衝層。所述半導體裝置包括位於第一摻雜區的一部分之上、緩衝層之上及第二摻雜區的延伸區之上的閘極氧化物層。所述半導體裝置包括位於閘極氧化物層之上的閘極結構。As described in more detail above, some embodiments described herein provide a semiconductor device. The semiconductor device includes a first doping region including a first doping type. The semiconductor device includes a second doping region located in the first doping region, the second doping region including a second doping type. The semiconductor device includes a third doping region located in the first doping region, the third doping region including the second doping type, wherein the third doping region corresponds to a first source/drain region of the semiconductor device. The semiconductor device includes a fourth doped region located in the second doped region, the fourth doped region includes a second dopant type, wherein the fourth doped region corresponds to a second source/drain region of the semiconductor device. The semiconductor device includes a buffer layer located on a portion of the second doped region. The semiconductor device includes a gate oxide layer located on a portion of the first doped region, on the buffer layer, and on an extension region of the second doped region. The semiconductor device includes a gate structure located on the gate oxide layer.
如上文所更詳細地闡述,本文中所闡述的一些實施方案提供一種方法。所述方法包括在基底之上形成半導體裝置的第一摻雜區,其中第一摻雜區包括第一摻雜劑類型。所述方法包括在第一摻雜區中形成半導體裝置的第二摻雜區,其中第二摻雜區包括第二摻雜劑類型。所述方法包括在第二摻雜區之上形成半導體裝置的緩衝層。所述方法包括在第一摻雜區之上、第二摻雜區之上及緩衝層之上形成半導體裝置的閘極氧化物層。所述方法包括在閘極氧化物層之上形成半導體裝置的閘極結構。As described in more detail above, some embodiments described herein provide a method. The method includes forming a first doping region of a semiconductor device on a substrate, wherein the first doping region includes a first dopant type. The method includes forming a second doping region of the semiconductor device in the first doping region, wherein the second doping region includes a second dopant type. The method includes forming a buffer layer of the semiconductor device on the second doping region. The method includes forming a gate oxide layer of the semiconductor device on the first doping region, on the second doping region, and on the buffer layer. The method includes forming a gate structure of the semiconductor device on the gate oxide layer.
如上文所更詳細地闡述,本文中所闡述的一些實施方案提供一種位準移位器電路。所述位準移位器電路包括與輸入進行電性耦合的反相器電路。所述位準移位器電路包括多個n型電晶體,所述多個n型電晶體包括與反相器電路進行電性耦合的第一n型電晶體及與輸入進行電性耦合的第二n型電晶體。所述位準移位器電路包括與所述多個n型電晶體進行電性耦合的多個p型電晶體,其中所述多個n型電晶體中的至少一者或所述多個p型電晶體中的至少一者包括:閘極氧化物層;第一摻雜區,位於閘極氧化物層之下,第一摻雜區包括第一摻雜劑類型;輕摻雜的第二摻雜區,位於閘極氧化物層之下且與第一摻雜區並排,輕摻雜的第二摻雜區包括第二摻雜劑類型;緩衝層,位於閘極氧化物層之下且與輕摻雜的第二摻雜區並排。As described in more detail above, some embodiments described herein provide a level shifter circuit. The level shifter circuit includes an inverter circuit electrically coupled to an input. The level shifter circuit includes a plurality of n-type transistors, the plurality of n-type transistors including a first n-type transistor electrically coupled to the inverter circuit and a second n-type transistor electrically coupled to the input. The level shifter circuit includes a plurality of p-type transistors electrically coupled to the plurality of n-type transistors, wherein at least one of the plurality of n-type transistors or at least one of the plurality of p-type transistors includes: a gate oxide layer; a first doped region located below the gate oxide layer, the first doped region including a first dopant type; a lightly doped second doped region located below the gate oxide layer and aligned with the first doped region, the lightly doped second doped region including a second dopant type; and a buffer layer located below the gate oxide layer and aligned with the lightly doped second doped region.
如上文所更詳細地闡述,本文中所闡述的一些實施方案提供一種半導體裝置。所述半導體裝置包括位於基底中的第一摻雜區,第一摻雜區包括第一摻雜劑類型。所述半導體裝置包括位於基底中且與第一摻雜區相鄰的第二摻雜區,第二摻雜區包括第二摻雜劑類型。所述半導體裝置包括位於基底中及第一摻雜區上的第一源極/汲極區,第一源極/汲極區包括第二摻雜劑類型。所述半導體裝置包括位於基底中及第二摻雜區上的第二源極/汲極區,第二源極/汲極區包括第二摻雜劑類型。所述半導體裝置包括位於第二摻雜區的一部分之上的緩衝層。所述半導體裝置包括位於第一摻雜區的一部分之上、緩衝層之上及第二摻雜區的延伸區之上的閘極氧化物層。所述半導體裝置包括位於閘極氧化物層之上的閘極結構。As described in more detail above, some embodiments described herein provide a semiconductor device. The semiconductor device includes a first doping region located in a substrate, the first doping region including a first dopant type. The semiconductor device includes a second doping region located in the substrate and adjacent to the first doping region, the second doping region including a second dopant type. The semiconductor device includes a first source/drain region located in the substrate and on the first doping region, the first source/drain region including a second dopant type. The semiconductor device includes a second source/drain region located in the substrate and on the second doped region, the second source/drain region including a second dopant type. The semiconductor device includes a buffer layer located on a portion of the second doped region. The semiconductor device includes a gate oxide layer located on a portion of the first doped region, on the buffer layer, and on an extension region of the second doped region. The semiconductor device includes a gate structure located on the gate oxide layer.
如上文所更詳細地闡述,本文中所闡述的一些實施方案提供一種方法。所述方法包括使用第一摻雜劑類型對基底進行摻雜以形成半導體裝置的第一摻雜區。所述方法包括使用第二摻雜劑類型對基底進行摻雜以形成半導體裝置的與第一摻雜區相鄰的第二摻雜區。所述方法包括在第二摻雜區上形成半導體裝置的緩衝層。所述方法包括在第一摻雜區之上、第二摻雜區之上及緩衝層之上形成半導體裝置的閘極氧化物層。所述方法包括在閘極氧化物層之上形成半導體裝置的閘極結構。As described in more detail above, some embodiments described herein provide a method. The method includes doping a substrate with a first doping agent type to form a first doping region of a semiconductor device. The method includes doping the substrate with a second doping agent type to form a second doping region of the semiconductor device adjacent to the first doping region. The method includes forming a buffer layer of the semiconductor device on the second doping region. The method includes forming a gate oxide layer of the semiconductor device on the first doping region, on the second doping region, and on the buffer layer. The method includes forming a gate structure of the semiconductor device on the gate oxide layer.
本文中所使用的「滿足臨限值」可相依於上下文而指代大於臨限值、大於或等於臨限值、小於臨限值、小於或等於臨限值、等於臨限值、不等於臨限值或類似情況的值。As used herein, “satisfying a threshold value” may refer to a value that is greater than the threshold value, greater than or equal to the threshold value, less than the threshold value, less than or equal to the threshold value, equal to the threshold value, not equal to the threshold value, or the like, depending on the context.
以上概述了若干實施例的特徵,以使熟習此項技術者可更佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應理解,他們可容易地使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構的基礎來施行與本文中所介紹的實施例相同的目的及/或達成與本文中所介紹的實施例相同的優點。熟習此項技術者亦應認識到,此種等效構造並不背離本揭露的精神及範圍,而且他們可在不背離本揭露的精神及範圍的條件下對其作出各種改變、取代及變更。The features of several embodiments are summarized above so that those skilled in the art can better understand the aspects of the present disclosure. Those skilled in the art should understand that they can easily use the present disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures to implement the same purposes and/or achieve the same advantages as the embodiments described herein. Those skilled in the art should also recognize that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present disclosure, and that they can make various changes, substitutions and modifications to it without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
100:環境 102:沉積工具/半導體處理工具 104:曝光工具/半導體處理工具 106:顯影工具/半導體處理工具 108:蝕刻工具/半導體處理工具 110:平坦化工具/半導體處理工具 112:鍍覆工具/半導體處理工具 114:離子植入工具/半導體處理工具 116:晶圓/晶粒運輸工具/半導體處理工具 200、230、300、320、500、600、700、800:實例性實施方案 202:控制電路 204:移位暫存器電路 206:抽樣鎖存電路 208:轉換器電路 210:保持鎖存電路 212:位準移位器電路 214:數位至類比轉換器(DAC)電路 216:電壓參考電路 218:輸出緩衝電路 220:輸出 302:低電壓輸入/組件 304:中至高電壓輸出/組件 306:反相器/組件 308a、308b:n型電晶體/組件 310:電性接地/組件 312a、312b:p型電晶體/組件 314:中至高電壓源/組件 322:電壓緩衝輸入 324a、324b:低電壓n型電晶體 400:半導體裝置 402:基底 404:深阱 406:p阱區 408:n型輕摻雜源極/汲極(NLDD)區 410:緩衝層 412、414:源極/汲極區 416:閘極結構 418:閘極氧化物層 420:延伸區 422:間隔件層 424、426:接觸件結構 428:層間介電(ILD)層 502:罩幕層 504、506:部分 508、510:凹槽 802:關斷電流(I off) 804:電壓臨限飽和電壓(V t,sat) 806、808:關斷電流分佈輪廓 900:裝置 910:匯流排 920:處理器 930:記憶體 940:輸入組件 950:輸出組件 960:通訊組件 1000:製程 1010、1020、1030、1040、1050:方塊 D1、D2、D3、D4:尺寸 100: Environment 102: Deposition tool/semiconductor processing tool 104: Exposure tool/semiconductor processing tool 106: Development tool/semiconductor processing tool 108: Etching tool/semiconductor processing tool 110: Planarization tool/semiconductor processing tool 112: Plating tool/semiconductor processing tool 114: Ion implantation tool/semiconductor processing tool 116: Wafer/die transport tool/semiconductor processing tool 20 0, 230, 300, 320, 500, 600, 700, 800: Example implementation 202: Control circuit 204: Shift register circuit 206: Sample latch circuit 208: Converter circuit 210: Hold latch circuit 212: Level shifter circuit 214: Digital to analog converter (DAC) circuit 216: Voltage reference circuit 218: Output buffer circuit 220: Output 302 : low voltage input/component 304: medium to high voltage output/component 306: inverter/component 308a, 308b: n-type transistor/component 310: electrical ground/component 312a, 312b: p-type transistor/component 314: medium to high voltage source/component 322: voltage buffer input 324a, 324b: low voltage n-type transistor 400: semiconductor device 402: substrate 404: deep well 40 6: p-well region 408: n-type lightly doped source/drain (NLDD) region 410: buffer layer 412, 414: source/drain region 416: gate structure 418: gate oxide layer 420: extension region 422: spacer layer 424, 426: contact structure 428: inter-layer dielectric (ILD) layer 502: mask layer 504, 506: portion 508, 510: recess 802: turn-off current (I off ) 804: voltage threshold saturation voltage (V t,sat ) 806, 808: off current distribution profile 900: device 910: bus 920: processor 930: memory 940: input component 950: output component 960: communication component 1000: process 1010, 1020, 1030, 1040, 1050: blocks D1, D2, D3, D4: size
藉由結合附圖閱讀以下詳細說明,會最佳地理解本揭露的態樣。應注意,根據行業中的標準慣例,各種特徵並非按比例繪製。事實上,為使論述清晰起見,可任意增大或減小各種特徵的尺寸。 圖1是可在其中實施本文中所闡述的系統及/或方法的實例性環境的圖。 圖2A及圖2B是本文中所闡述的驅動器電路的實例性實施方案的圖。 圖3A及圖3B是本文中所闡述的位準移位器電路的實例性實施方案的圖。 圖4A及圖4B是本文中所闡述的實例性半導體裝置的圖。 圖5A至圖5M是本文中所闡述的實例性實施方案的圖。 圖6是本文中所闡述的半導體裝置的一部分的摻雜分佈輪廓的實例性實施方案的圖。 圖7是本文中所闡述的半導體裝置的電流型樣的實例性實施方案的圖。 圖8是本文中所闡述的半導體裝置的關斷電流的實例性實施方案的圖。 圖9是本文中所闡述的裝置的實例性組件的圖。 圖10是與形成本文中所闡述的電晶體結構相關聯的實例性製程的流程圖。 The present disclosure is best understood by reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. It should be noted that, in accordance with standard practice in the industry, the various features are not drawn to scale. In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of discussion. FIG. 1 is a diagram of an exemplary environment in which the systems and/or methods described herein may be implemented. FIGS. 2A and 2B are diagrams of an exemplary implementation of the driver circuit described herein. FIGS. 3A and 3B are diagrams of an exemplary implementation of the level shifter circuit described herein. FIGS. 4A and 4B are diagrams of an exemplary semiconductor device described herein. FIGS. 5A to 5M are diagrams of an exemplary implementation described herein. FIG. 6 is a diagram of an exemplary embodiment of a doping profile of a portion of a semiconductor device described herein. FIG. 7 is a diagram of an exemplary embodiment of a current pattern of a semiconductor device described herein. FIG. 8 is a diagram of an exemplary embodiment of a turn-off current of a semiconductor device described herein. FIG. 9 is a diagram of an exemplary assembly of a device described herein. FIG. 10 is a flow chart of an exemplary process associated with forming a transistor structure described herein.
400:半導體裝置 400:Semiconductor devices
402:基底 402: Base
404:深阱 404: Deep Trap
406:p阱區 406: p-well region
408:n型輕摻雜源極/汲極(NLDD)區 408: n-type lightly doped source/drain (NLDD) region
410:緩衝層 410: Buffer layer
412、414:源極/汲極區 412, 414: Source/drain region
416:閘極結構 416: Gate structure
418:閘極氧化物層 418: Gate oxide layer
420:延伸區 420: Extension area
422:間隔件層 422: Spacer layer
424、426:接觸件結構 424, 426: Contact structure
428:層間介電(ILD)層 428: Interlayer dielectric (ILD) layer
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